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IL CONTROLLO SOLARE DELLE SUPERFICI TRASPARENTI DELL’INVOLUCRO EDILIZIO 1. Introduzione Il fattore solare g di una superficie vetrata indica la percentuale di energia termica τ e che la attraversa, rispetto al totale dell’energia incidente sulla superficie stessa. Nel caso di una vetrata isolante, il fattore solare si arricchisce di un ulteriore contributo: è, infatti, rappresentato, oltre che dall’energia che la attraversa in modo diretto τ e , anche dal flusso di calore secondario q i trattenuto dal vetrocamera e trasmesso verso l’interno. Il fattore solare è un parametro determinante nella progettazione di un edificio, soprattutto quando gli ambienti presentano ampie superfici trasparenti, poiché è in grado di quantificare il calore che entra negli ambienti interni, ricoprendo un’importanza assai rilevante nella determinazione del bilancio energetico complessivo dell’edificio. Nei mesi invernali, infatti, gli apporti solari gratuiti contribuiscono a ridurre il fabbisogno energetico per il riscaldamento, ma, comportando un aumento della temperatura interna, possono essere problematici nella stagione estiva se non correttamente considerati durante la fase progettuale o durante la scelta del prodotto vetrario, in modo particolare per i paesi mediterranei. 2. Le disposizioni in materia fornite dal D.M. “Requisiti Minimi” e dalla UNI/TS 11300-1 La crescente attenzione all’isolamento dell’edificio, non solo riguardo al riscaldamento durante la stagione invernale, ma anche alla climatizzazione nei mesi estivi, ha portato più recentemente la normazione italiana ed europea a richiedere maggiori contributi a tutti i componenti della facciata, g= τ e +q i q i g= τ e τ e τ e

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ILCONTROLLOSOLAREDELLESUPERFICITRASPARENTIDELL’INVOLUCROEDILIZIO

1.Introduzione

Ilfattoresolaregdiunasuperficievetrataindicalapercentuale

di energia termica τe che la attraversa, rispetto al totale

dell’energiaincidentesullasuperficiestessa.

Nelcasodiunavetrataisolante,ilfattoresolaresiarricchiscedi

un ulteriore contributo: è,infatti, rappresentato, oltre che

dall’energia che la attraversa in modo diretto τe, anche dal

flusso di calore secondario qitrattenuto dal vetrocamera e

trasmessoversol’interno.

Il fattore solare è un parametro determinante nella

progettazione di un edificio, soprattutto quando gli ambienti

presentano ampie superfici trasparenti, poiché è in grado di

quantificare il calore che entra negli ambienti interni,

ricoprendoun’importanzaassai rilevantenelladeterminazione

delbilancioenergeticocomplessivodell’edificio.

Nei mesi invernali, infatti, gli apporti solari gratuiti contribuiscono a ridurre il fabbisogno

energetico per il riscaldamento, ma, comportando un aumento della temperatura interna,

possono essere problematici nella stagione estiva se non correttamente considerati durante la

fase progettuale o durante la scelta del prodotto vetrario, in modo particolare per i paesi

mediterranei.

2.LedisposizioniinmateriafornitedalD.M.“RequisitiMinimi”edallaUNI/TS11300-1

Lacrescenteattenzioneall’isolamentodell’edificio,nonsoloriguardoalriscaldamentodurantela

stagioneinvernale,maancheallaclimatizzazioneneimesiestivi,haportatopiùrecentementela

normazioneitalianaedeuropeaarichiederemaggioricontributiatuttiicomponentidellafacciata,

g=τe+qi

qi

g= τe

τe

τe

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ancheperleesigenzediraffrescamentoestivoo,quantomeno,dicontenimentodellatemperatura

internadegliambienti.

Già il D.P.R. 2 aprile 2009, n.59 imponeva limiti prestazionali al fattore solare g del vetro,

prescrivendol’utilizzodivetratecong≤50%,qualorafossedimostratalanonconvenienzatecnica

e/oeconomicadisistemischermantiesterni.Taledettame,miratoalmiglioramentodelcomfort

internoeallariduzionedelfabbisognoenergeticoestivo,harappresentatounpraticoriferimento,

perchéilparametrogriguardavalesolesuperficivetrateeperchélargamenteutilizzatointuttele

normearmonizzatedeiprodottivetrari,permettendocosìunimmediatoriscontro.

Più recentemente ilDecreto“RequisitiMinimi”

del2015haintrodottoilfattoreditrasmissione

globale di energia solare ggl+sh, in cui g è il

fattore solare ed i pedici gl e sh indicano

rispettivamente i contributi forniti dal vetro e

quelli dalle schermature. ggl+sh tiene conto

quindi non solodel ruolodel vetro (glass),ma

anche di eventuali schermature mobili

(shading), purché, come precisato dalla

specifica tecnicaUNI/TS11300-1alPar.14.3.3,

sianoapplicate inmodosolidalecon l’involucroedilizioenon liberamentemontabiliesmontabili

dall’utente.

Il parametro ggl+sh, non è previsto nelle altre disposizioni normative italiane, né nelle direttive

europee,nénellenormediprodottoarmonizzatedelvetroedeglielementiserramentistici.Esso

interessa,piùinparticolare,lesolechiusuretrasparentidelimitantiunambienteclimatizzatoverso

l’esternoconorientamentodaEstaOvest,passandoper Sud, e vadeterminato considerando il

soleggiamentodelmesediluglioeconl’utilizzodieventualischermaturesolarimobili.

2.1Applicazioni

2.1.1RistrutturazioniimportantidisecondolivelloeRiqualificazionienergetiche

Peralcunetipologiediinterventi,ilDecreto“RequisitiMinimi”fissailvaloremassimodelfattoredi

trasmissione di energia solare totaleggl+sh della componente finestrata, il quale deve risultare

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ggl+sh≤0.35pertuttelezoneclimaticheequalunquesialadestinazioned’usodell’edificioincuila

stessasiainserita.

Inparticolare,illimiteggl+sh≤0.35riguardasoltantogliedificisottopostialleseguentitipologiedi

interventi:

a) edificisoggettiaristrutturazioniimportantidisecondolivello,cioèinterventisull’involucro

edilizio conun’incidenza superioreal 25%della superficiedisperdente lorda complessiva

dell’edificio,comprensivoditutteleunitàimmobiliarichelocostituiscono;

b) edificioggettodiriqualificazioneenergetica,ossiaaltretipologiediinterventinonricadenti

nella fattispecie della precedente lettera a), quali, a titolo indicativo e non esaustivo, la

manutenzioneordinariaostraordinaria,laristrutturazioneeilrisanamentoconservativo.

Sonoesclusigliedificiadibitiadattivitàindustrialieartigianali(categoriaE.8).

2.1.2Edificidinuovacostruzione,AmpliamentivolumetricieRistrutturazioniimportantidiprimo

livello

Pergliinterventidinuovacostruzione,gliampliamentivolumetricioleristrutturazioniimportanti

diprimolivello,cuisonorichiesteverifichesullaprestazioneglobaledell’edificioesulleefficienze

degli impianti in esso installati, il parametro di riferimento, rispetto al quale si richiede di

effettuarelaverifica,nonèggl+sh,bensìilrapportotral’areasolareequivalenteestivael’areadella

superficieutile(Asol,est/Asuputile).

Nel dettaglio, l’area solare equivalente estiva Asol,est tiene conto non solo del vetro e delle

schermature, ma anche dell’ombreggiatura offerta da corpi, ostruzioni esterne ed aggetti,

orizzontali e verticali, nonché della latitudine in cui è inserito l’edificio in esame e del suo

orientamento.Essasicalcolacomesommatoriadelleareeequivalentidiognicomponentevetrato

k,secondolarelazione:

𝐴!"#,!"# = 𝐹!!,!"×!

𝑔!"!!!× 1− 𝐹! ×𝐴!,!×𝐹!"#,!"# 𝑚!

dove:

𝐹!!,!"! è il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni per l’area di captazionesolareeffettivadellasuperficievetratak–esima,riferitoalmesediluglio;

𝑔!"!!! è il fattore di trasmissione di energia solare totale, attraverso il quale si considera l’esposizionedellafinestrainesame;

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𝐹! è la componente che tiene in considerazione l’area del telaio del serramento e, nello specifico,rappresentailrapportotral’areaproiettatadeltelaioel’areaproiettatatotale delcomponentefinestrato;

𝐴!,! èl’areaproiettatatotaledelcomponentefinestrato(areadelvanofinestra);

𝐹!"#,!"# è il fattore di correzione per l’irraggiamento incidente, ricavato come rapporto tra l’irradianza media nel mese di luglio, nella località e sull’esposizione considerata, e l’irradianzamediaannualediRoma,sulpianoorizzontale.

IvalorimassimiimpostidalDecreto“RequisitiMinimi”alrapporto(Asol,est/Asuputile)sonoriportati

nellaseguenteTabella.

Categoriadell’edificio Tuttelezoneclimatiche

CategoriaE.1fattaeccezionepercollegi,conventi,

casedipena,casermenonchéperlacategoriaE.1(3)≤0.030

Tuttiglialtriedifici ≤0.040

Siricordainoltrecheilfattoreditrasmissioneglobaledienergiasolareggl+shètraiparametriche

caratterizzanol’edificiodiriferimento(1)edinfluiscesulleverificherelativeagliindicidiprestazione

energeticaglobaledell’edificio.

2.2.Ilcalcolodelfattoreditrasmissioneglobaledienergiasolareggl+sh

Sulpianopratico,perilcalcolodiggl+shènecessariodapprimadeterminareilfattoresolarerelativo

alsolovetroggl;perotteneretaleparametroènecessarioconoscereilfattoresolaregmisurato

con incidenza normale (normato dalla UNI EN 410 e rinominato ggl,n dalla UNI/TS11300-1),

nonché il fattore di esposizione Fw, di cui la suddetta UNI/TS fornisce i valori, in funzione del

mese(2),dell’esposizioneedeltipodivetrata(vetrosingolo,vetrataisolantedoppiaotripla).

Calcolato quindi il fattore solare del solo vetro ggl, si procede a stimare la trasmittanza solare

complessivaggl+shdovutaancheaglielementischermanti.

(1)Edificioidenticointerminidigeometria,orientamento,ubicazione,destinazioned’usoesituazioneal contorno, nel quale gli elementi costruttivi abbiano le caratteristiche energetiche e i parametrienergeticiindicatinelleTabelledell’AppendiceAdelDecreto“RequisitiMinimi”.Inrelazionealfattoresolare, indipendentemente dalla zona climatica, l’edificio di riferimento ha ggl+sh=0.35 per tutte lefinestreversol’esternoconorientamentodaEstaOvest,passandoperilSud.(2)IlDecreto“RequisitiMinimi”indicadiutilizzare,aifinidelcalcolo,ivaloridelmesediluglio.

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Il fattoredi riduzionedovutoagli elementi schermanti (ggl+sh/ggl ) è generalmente fornitodal

produttore.Inassenzaditaleindicazione,talefattoreèricavabiledalprospettoB.6dell’Appendice

BdellaUNI/TS11300-1,inrelazionealtipoditendautilizzataealsuoposizionamentorispettoal

vetro.

Preme, però, rilevare che, all’interno della UNI/TS11300-1 non è definita, né risulta chiarita in

modo univoco, la distinzione tra elementi schermanti ed elementi oscuranti, e l’elenco di

schermaturefornitosembrerebbenon in lineacon le indicazionidelleDirettivecomunitarie,che

richiedono un approccio basato solo sulle prestazioni fornite e non sulle soluzioni proposte dal

mercatoinrelazioneaisingoliprodotti.Tale incongruenzapotrebbeessersuperataprendendoa

riferimento la definizione di schermature solari esterne riportata nell’Allegato A del

D.Lgs.192/2005,chepermettedirappresentaremegliolagammadisoluzionidisponibili:“sistemi

che, applicati all'esterno di una superficie vetrata trasparente permettono una modulazione

variabile e controllata dei parametri energetici e ottico luminosi in risposta alle sollecitazioni

solari”.

Ferma restando la completezzadellanorma introdottadalDecreto “RequisitiMinimi”, si ritiene

chevisiano,purtuttavia,altripunticherichiedonounamaggioredefinizione:

- nel calcolo del fattore solareggl+sh per gli edifici soggetti a ristrutturazioni importanti di

secondo livello o a riqualificazione energetica non si tiene conto della parte opaca

rappresentatadaltelaiodelserramento,chelimitalasuperficieditrasmissionee,quindi,la

quantità di energia trasmessa. Data la varietà dei telai e delle superficie opache

conseguenti, il parametro è tutt’altro che ininfluente ed è infatti debitamente ed

opportunamente considerato per gli interventi di nuova costruzione, gli ampliamenti

volumetricioleristrutturazioniimportantidiprimolivello.

- il Decreto “Requisiti Minimi” impone di verificare il valore del parametro ggl+sh,

diversamente da quanto richiesto dalle norme armonizzate relative ai vari prodotti da

costruzione, lequali fannoriferimentoal fattoregtot, senzache idueparametrivengano

postiinrelazione.

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3.Ilruolodeglielementivetrari

L’industriavetraria,al finedigarantirealmercatoprodottisemprepiùperformantidadestinare

all’involucroedilizio,hasviluppatoeincrementatotecnologiein

gradodimigliorarnesensibilmenteleprestazionienergetiche,in

termini di trasmittanza termica Ug, di fattore solare g e di

fattore di trasmissione luminosa τv (la quantità di energia

trasmessaattraversolavetrata,spessoindicatocomeTL).

Grazie a speciali depositi sulle lastre di vetro, realizzati sulle linee di

produzioneoconprocessimagnetronici fuori linea,questitreparametri

possonoesseremodificatialfinedirendereilprodottovetrarioidoneoallaspecificaapplicazione.

È,peresempio,possibilemassimizzarelatrasmissioneluminosaτvqualorasivogliaaumentarela

luminositàinterna,oppurevariareilfattoresolaregpermigliorareilcomportamentoglobaledel

manufatto.Tuttavia,poichétaliparametrinonsonototalmenteindipendenti,puòavvenirecheun

vetro a basso fattore solareg possa avere una trasmissione luminosa τv ridotta rispetto ad un

normalevetrofloat,effettochepuòessereridottoconl’adozionediopportunielementivetrari.

Sul mercato esistono, infatti, tipologie di vetri, detti selettivi, che abbinano un ridotto fattore

solare ad una buona trasmissione luminosa e si rivelano pertanto particolarmente adatti per le

nostrelatitudini,garantendounottimocomportamentodurantetuttelestagioni.

Nonesistealcunaspecificadefinizioneinambitonormativo,peròingergocommercialesiparladi

indicediselettivitàdiunvetroperdescrivereilrapporto𝑻𝑳 𝒈tralatrasmissioneluminosaedil

fattoresolare:quantopiùtaleindiceèelevato(finoa2ooltre),tantomaggioresaràlaselettività

delvetro.

È particolarmente importante sapere che, utilizzando vetri selettivi che, come detto, abbinano

efficacementeunbassofattoresolareabuonecaratteristicheditrasmissioneluminosa,laverifica

prescritta dal Decreto “Requisiti Minimi” è facilmente superata, senza ricorrere all’utilizzo di

schermaturemobilioppureadelementioscuranti.

Attraverso il valore del fattore solare del vetro, fornito dal vetraio in sede di Dichiarazione di

Prestazione (DoP), e conoscendo le caratteristiche prestazionali delle eventuali schermature

mobili,èpossibilecalcolareilfattoresolaretotaledellachiusuratrasparenteggl+sh.

τv

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Per quel che riguarda il comportamento

energetico di una vetrata isolante, che

costituisceoramaiilprodottovetrariostandard,

la tipologia di rivestimento superficiale

applicato sulle lastre riveste un ruolo

determinante per la definizione della

prestazione.

Il deposito, finalizzato a controllare gli scambi

perirraggiamentoattraversoilvetro,èingrado

di filtrare in modo selettivo le radiazioni

elettromagnetiche e di abbattere l’emissività,

finanche a valori inferiori all’1%, pur

consentendodimantenerebuonivaloriditrasmissioneluminosa.

Leprincipalitecnologiediapplicazionedelcoatingsono:

- il processo pirolitico, che permette di ottenere un deposito di elevata resistenza

meccanica;

- ilprocessomagnetronico,cheèpiùversatile,poichéconsentediapplicarenumerosistrati

sovrapposti,conferendocaratteristichepiùvarieecomplessealprodotto,asecondadelle

esigenzaedelleprestazionirichieste.

4.Letipologiedivetrodisponibiliperunefficacecontrollosolare

Osservandoilcomportamentoenergeticodialcuniprodottivetrari,emergeconevidenzache

la forte innovazione tecnologica ha permesso di migliorare le prestazioni della vetrata, in

terminidi controllo solare, comevisibiledallaTabella sottostante, incui si riportano,apuro

titolo informativo, i valori ottenuti utilizzando alcune tipologie di prodotti disponibili sul

mercato.

Com’èpossibilerilevare,iprodottivetrariadalteprestazionioffronocaratteristicheintermini

diindicediselettività𝑻𝑳 𝒈quasidoppierispettoaquellediunavetrataisolantetradizionale.

L’adozionedi tali vetri consentedi rispettare idettamiministeriali relativial controllo solare

senzalanecessitàdiimpiegaresistemisolarimobili.

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Esempio di calcolo: si sceglie di utilizzare, tra le diverse composizioni

proposte dalla tabella, la soluzione di vetrata isolante che presenta un

coating selettivo a medie prestazioni, per la quale si ottiene il seguente

comportamentoenergetico:

- trasmittanzatermicaUg=1.0W/m2K

- fattoresolareg=0.38

Volendo esaminare il caso più critico, si assumono le seguenti

considerazioni:

- assenzadischermaturemobilidiausilio,ossia(ggl+sh/ggl)=1

- finestraorientataconl’esposizionepiùgravosa,indifferentementeEstoOvest,aventeper

ilmesediluglioFw=0.915

si ottiene ggl+sh= 0.348, che rispetta la relazione ggl+sh ≤ 0.35 imposta dal Decreto “Requisiti

Minimi”,senzachevisialanecessitàdiinstallareelementidischermosolare.

Gennaio2016

Composizionedellavetrataintercapedine:16mmArgon

Caratteristicheenergetiche

Trasmittanzatermica

Caratteristicheottiche

IndicediSelettività

vetrataisolante g(%) αe(%) Ug(W/m2K) τv(%) ρv(%) TL/g(/)

lastraesterna* lastrainterna* EN410 EN410 EN673 EN410 EN410 /

senzacoating senzacoating 78 8 2.6 82 13 1.05

senzacoating bassoemissivo 62 19 1.1 79 13 1.27

selettivo senzacoating 43 27 1.1 72 10 1.67

selettivo bassoemissivofaccia4 36 27 0.9 65 18 1.80

selettivomedieprestazioni

senzacoating 38 25 1.0 71 16 1.87

selettivoalteprestazioni

senzacoating 28 30 1.0 61 14 2.17

selettivoconminimog

senzacoating 23 49 1.1 40 20 1.74

*Nota:Pericriteriminimidisicurezzadellelastre,occorrefareriferimentoallanormaUNI7697